Нечеткие сетевые модели и алгоритмы для диагностики состояния голосового аппарата на основе анализа фонем на вейвлет-плоскости

• Автор: Шаталова, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ ИНФОРМАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ В СИСТЕМАХ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ, ОСНОВАННЫХ НА АНАЛИЗЕ СИГНАЛА ГОЛОСА.

1.1. Основные принципы классификации заболеваний гортани и их диагностики

1.1.1. Воспалительные заболевания гортани.

2 Двигательные расстройства гортани.

1.3. Новообразования гортани

1.1.4. Функциональные дисфонии

1.2. Частотновременные представления сигнала голоса

1.3. Модели систем обработки и классификации данных при диагностике, прогнозировании и дифференцировании заболеваний

1.4. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ ПРИЗНАКОВОГО ПРОСТРАНСТВА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ГОЛОСОВОГО АППАРАТА
2.1. Выбор тестовых голосовых сигналов и их метода анализа для дифференциальной диагностики функционального состояния голосового аппарата.
2.2. Разработка способа сегментации тестовых сигналов.
2.3. Сегментация вейвлетплоскости тестового сигнала
2.4. Выбор информативных признаков на вейвлетплоскости тестового сигнала.
2 4.1 Выбор первого информативного признака
2.4 2 Выбор и вычисление второго и третьего информативных признаков.
2.4 3. Выбор четвертого и пятого информативных признаков
2.5. Выводы второй главы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ДИАГНОСТИКИ
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ГОРТАНИ.
3.1. Нечеткий решающий модуль с трехстабильным выходом в инструментарии для исследований функционального состояния гортани.
3.2. Выбор целевой функции и разработка алгоритмов обучения для нечеткого решающего модуля с трехстабильным выходом.
3.3. Разработка и исследование автоматизированной системы для поддержки принятия решений по диагностике функциональных состояний гортани
. Разработка способа формирования функций принадлежности для фуззификатора решающего модуля.
3.5. Выводы третьей главы.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕШАЮЩЕГО МОДУЛЯ С ТРЕХСТАБИЛЬНЫМ ВЫХОДОМ В ЗАДАЧАХ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ГОЛОСОВЫХ СКЛАДОК
4.1. Объект, методы и средства исследования.
4.2. Синтез нечетких решающих правил для диагностики заболеваний гортани на основе информативных признаков, полученных по вейвлетплоскости тестовых фонем.
4.3. Разработка алгоритмов для дифференциальной диагностики функционального состояния гортани
4.4. Экспериментальные исследования качества диагностики функционального состояния гортани по вейвлетплоскостям сигнала голоса.
4.5. Выводы четвертой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ


Целью данной работы является повышение диагностической эффективности классификации функционального состояния голосового аппарата посредством частотновременного анализа тестовых сигналов голоса и нечеткой логики принятия решений. Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, спектрального анализа, вейвлетанализа, математической статистики, теории нечетких нейронных сетей и распознавания образов, экспертного оценивания и принятия решений. При разработке модуля нечеткого вывода в качестве инструментария использовался 6. Научная новизна. Практическая значимость и результаты внедрении. Разработанные методы, способы и алгоритмы составили основу построения автоматизированной системы поддержки принятия решения по управлению процессами диагностики и коррекции функционального состояния голосовых складок, практические испытания которой показали ее высокую диагностическую эффективность и приемлемое качество рекомендаций по реабилитации голосового аппарата. Программные средства ориентированы на практическое здравоохранение и реализуют алгоритмы диагностики, способствующие ускорению процессов реабилитации больных с функциональными нарушениями голосовых складок. Результаты работ используются при проведении научноисследовательских работ в ГУП НИИ Новых Медицинских Технологий и используются в учебном процессе Курского государственного технического университета при подготовке специалистов по направлению . Биомедицинская инженерия. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих . Биотехнические, медицинские и экологические системы Биомедсистемы0 Рязань. XXI веке С. Петербург, научной конференции Интеграция медицины и образования Курск, . Публикации. Самостоятельно и в соавторстве по теме диссертации опубликовано 9 печатных работ. Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, в 1 автором предложена модификация нечеткой нейронной сети ВангаМенделя, в 2 автором предложена структура модуля нечеткого вывода с трехстабильным выходом в 4 соискателем предложен способ получения картины голоса, в 5 соискатель предложил способ сегментации сигнала голоса, в 6 автор исследовал структуру пятислойного нечеткого решающего модуля, в 8 и 9 соискателем предложены способы сегментации вейвлетплоскостей тестовых сигналов и выделения информативных признаков из полученных сегментов. Структура и объем работы. Работа изложена на
2 страницах машинописного текста, содержит рисунков и 6 таблиц. Во второй главе предлагается метод формирования признакового пространства из цифровых отсчетов сигнала голоса, обсуждаются требования к тестовым фразам для диагностики заболеваний гортани и предлагаются способы выделения информативных признаков из вейвлетплоскости тестового сигнала. В третьей главе разрабатываются модели нечетких решающих модулей с трехстабильным состоянием выходов и алгоритмы их обучения в системе поддержки принятия решений врачафониатра. ГЛАВА 1. Расстройство голосового аппарата относится к наиболее распространенным заболеваниям. На рис. Анализ интенсивности этих заболеваний показал, что наиболее распространенными из них являются дисфонии, причинами которых могут быть функциональные, органические или воспалительные заболевания гортани. Голосовой аппарат представляет собой сложную систему, у которой функции составляющих частей взаимосвязаны и контролируются центральной нервной системой. Он состоит из первичного генератора звука гортани, энергетического отдела легких, резонаторов полости носа и носоглотки, околоносовых пазух, глотки, трахеи, бронхов и артикуляционного отдела мышцы шеи, язык, мягкое небо, зубы, нижняя челюсть. Нарушение нормальной морфофункциональной структуры каждого из этих отделов отрицательно сказывается на процессе голосообразования и голосоведения, приводит к развитию функциональных и органических дисфоний. Многие хронические заболевания органов и систем, не входящих в состав голосового аппарата, могут, обуславливать неполноценность его функции даже в случае отсутствия какихлибо изменений в гортани. Сюда относятся заболевания легких, сердечнососудистой, нервной и эндокринной систем. Рис.